[21세기 과학 대탐험](1)다가온 우주시대
21세기의 미래사회는 과연 어떻게 전개될까?새로운 밀레니엄을 맞아 미래에대한 예측이 중요한 사회적 이슈로 등장하고 있다.미래에 대해 그 누구도 정확하게 예측할 수는 없지만 기존의 생활방식과 가치 체계를 뒤바꿔 놓을 것이 확실시되고 있다.대한매일은 우리 앞에 펼쳐질 첨단과학의 미래세계를 관련분야 전문가의 설명을 들으며 미리 가보는 장기 기획물을 마련했다.
① 다가온 우주시대 “안녕하십니까? 저는 이 비행선을 조종해서 승객 여러분을 화성까지 모셔다 드릴 ‘한국 999호’의 우주비행사 홍길동입니다.본 999호는 달 기지에서 급유를 위해 일주일간 정지한 후에 화성까지 연결되는 우주선입니다.지구에서 화성까지 우수회원 고객께서 받으실 마일리지는 총 3,400만 마일이며,총비행시간은 급작스러운 운석과 같은 우주환경의 변화가 없는 한 9개월 12일로 예정하고 있습니다.
아무쪼록 편안한 여행이 되시길 바랍니다.잠시 후 우주선이 안정궤도에 오른 후 기내식이 제공되겠습니다.감사합니다.”대부분의 과학자들은 이번 세기에 화성으로의 우주여행이 가능할 것이라는데 의문을 품지 않는다.다만 논란의 대상은 그것이 “언제 이루어질까?”이다.
인간이 지구궤도를 선회하면서 우주의 신비를 느끼거나,달나라에서 휴가를보내는 것은 분명 21세기초에 실현될 수 있을 것이라고 예상하고 있다.
인간의 우주비행이 실현된 이후 다른 세계로의 여행과 그 곳에서의 삶에 대한 가능성들이 인간을 흥분시키고 있다.우주여행에 드는 비용(1인당 840만∼1,000만달러)이 이러한 계획의 실행을 늦추고 있지만 21세기에는 신기술과혁신적인 설계가 이런 희망을 갖도록 하고 있다.
향후 10∼20년 내에 일반인들도 간단한 적응 훈련을 거친 뒤 1인당 약 10만달러 정도의 비용으로 고도 100km 이상 우주공간에서 약 일주일간 체류하다귀환하는 우주여행을 시작할 것이다.여기서 여행객들은 무중력을 경험하고지구가 둥글다는 것과 우주의 특성을 경험할 것이다.미국의 제그램사는 이미 2002년 7월 우주여행을 목표로 2.5시간 정도 100km 상공에서 우주유영을 체험하는 상품을 내놓았다. 약 100여명으로부터 예약도 받아놓은 상태다.
우주여행은 어떻게 진행될까? 먼저,통상적인 제트기처럼 공항으로부터 이륙하여 ‘우주순항선’을 고도 15km까지 이동시키고,바로 이 지점에서 ‘우주순항선’을 분리한 뒤 시속 3,600km의 속도로 상승해 고도 60km에 다다른다.
이어 순항선은 계속해서 100km의 고도까지 상승한 후 속도를 줄이면 객실내의 여행객은 무중력을 경험하게 된다.객실내에서 승객들은 슈퍼맨처럼 회전도 하고 날 수도 있다.
우주여행은 2010년쯤에는 우주정거장처럼 지구 주변을 도는 우주호텔로의 여행으로 발전할 것이다.미국의 ‘호텔 버짓’체인 사장인 억만장자 비겔로우는 2015년까지 우주에 호텔을 건설하기 위해 5억달러를 투자하겠다고 했다.
그리고 50여명의 종업원과 100여명의 손님에게 서비스를 제공할 수 있는 20억달러 이상의 달궤도 호텔 건설 계획을 발표했으며,미 항공우주국의 국제우주정거장 소요비용의 10%면 가능하다는 연구결과를 내놓고 있다.일본의 시미즈사도 고도 450km 상공에 지름 140m의 도너츠 모양 호텔(그림 참조)을 2010년까지 건설할 계획을 세우고 있다.
약 8조원을 들여 객실 64개,레스토랑,스포츠 스타디움 등을 갖추고 분당 3회전하는 원심력으로 인공중력을 만든다는 계획이다.이러한 인공중력은 여행객들이 둥둥 떠다니지 않고 지상에서처럼 편하게 생활할 수 있게 할 것이다.
러시아의 우주정거장인 미르호나 국제우주정거장(ISS)의 건설 현황을 보면이러한 우주 호텔은 기술적으로는 현재도 건설이 가능하다.
과학자들은 2050∼2060년쯤에는 다른 행성의 탐사를 포함한 우주여행을 위해 빛의 속도로 비행할 수 있는 광속 우주비행체가 개발될 것으로 예측하고있다.이는 다른 행성에 과학적 연구,자원 활용 및 거주지로의 정착 등을 위한 영구거주시설의 건설을 가능하게 할 것이다.
21세기에 우주공간을 이용하는 우주 신기술에는 어떤 것이 있는지 알아보자.우주는 인류에게 무한한 자원을 제공하게 될 것이다.그 중에서도 지구에 필요한 전력을 제공할 우주태양광 발전소나 우주원자력 발전소의 건설이 2050년쯤 실현될 것으로 예견된다.
우주태양광 발전의 개념은 우주공간에서 태양에너지에 의해 생성된 전력을저밀도의 마이크로파 빔으로 변환(변환효율은 80∼90%정도)해 지구로 송전한다는 것이다.고도 3만5,786km인 정지궤도상에서 생성된 전기에너지를 지구상으로 전송하는 방법에는 크게 두 가지가 검토되고 있다.하나는 마이크로파를이용하는 것이고,다른 하나는 레이저 전송시스템이다.
마이크로파는 구름이나 대기권을 관통해 에너지를 전달할 수 있기 때문에 레이저보다 실용성이 있다.무엇보다도 일반인들은 마이크로파하면 우선 마이크로웨이브 오븐(전자레인지)을 생각할 것이며,이의 유해성에 대한 상상을 할것이다.마이크로파를 이용해 지구로 송전할 경우 안전기준을 만족한다 할지라도(단위 면적당 전력량이 태양 빛의 그것에 비해 작음) 생명체와 생태계에어떠한 영향을 미칠지는 아직 충분한 검토 사례가 없다.
지구의 생명체는 바다에서 시작해 육지로,하늘로 그 영역을 넓혀왔다.그리고,21세기의 인류는 과학기술을 이용하여 그 활동범위를 우주로 계속 넓힐것이다.21세기가 끝나기 전에 아마도 우주산업은 가장 각광을 받는 비즈니스의 하나가 될 것이 틀림 없다. [장영근 항공우주硏 책임연구원] △장영근씨 프로필 ▲한국항공우주연구소 책임연구원(우주제품보증그룹장·42) ▲한국항공대학 항공기계공학과 졸업 ▲서울대 기계공학과 석사 ▲대우자동차 기술연구소 근무 ▲미국 버지니아공대 및 테네시대 항공우주공학 석사·박사, 우주연구소(U T Space Institute) 연구원 ▲미국 록히드마틴사 무궁화위성 1·2호 개발 참여 *국제우주정거장 'ISS' 2004년 본격 가동 우주공간에 거대한 우주기지를 건설하는 계획이 선진국들의 공동작업으로순조롭게 진행되고 있다.ISS(International Space Station)로 불리는 국제우주정거장은 지난 98년 말 작업에 착수,2004년 1월1일 가동에 들어갈 예정이다.
지구 상공 435㎞지점에 건설될 국제우주정거장은 길이 108m,폭 74m로 축구장 2배만한 크기로 건설된다.이 프로젝트에 참여한 국가는 미국과 유럽우주기구 산하 11개국, 일본, 캐나다, 브라질, 러시아 등 16개국이며 총 지휘는미항공우주국(NASA)이 맡고 있다.필요한 재원만도 약 1,700억달러에 이른다.
거주동,실험동,보급동으로 구성되는 우주정거장에는 6∼7명의 요원이 거주하면서 각종 우주실험과 관측을 수행하게 된다.NASA는 이곳에서 신약개발에필수적인 단백질의 결정체에 관한 연구,암 치료 등에 응용될 인체 세포조직에 관한 연구,새로운 물질의 합성,무중력 상태에서의 인간생활 변화에 대한연구,우주공간에서 금속의 변화에 대한 연구,지구환경 변화에 대한 연구 등을 진행할 계획이다.
모두 무중력 진공상태에서 진행되기 때문에 이 연구를 통해 지구상에서는불가능한 각종 결과를 얻게 될 것으로 기대하고 있다.이곳에서는 무엇보다우주선을 자체 제작해 쏘아올릴 수 있다.그렇게 되면 지구상에서 우주선을쏘아 올리기 위해 들어가는 엄청난 에너지와 로켓기술은 필요 없게 된다.
NASA는 우주정거장 건설에서 얻게 되는 각종 노하우를 바탕으로 영구 달기지건설이나 행성탐사를 위한 또 다른 우주기지 건설에도 박차를 가할 계획이다.우주정거장이 우주탐험을 본격화할 수 있는 계기를 마련할 것으로 기대되는 이유도 이 때문이다.
함혜리기자 lotus@
